驱动量控制装置的制作方法

专利名称：驱动量控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用马达的输出来调整控制对象的驱动量(例如，节 气门的开度)的驱动量控制装置。
背景技术：
两轮机动车或四轮机动车中的发动机的输出通常是利用节气门手柄或 者油门踏板来进行控制的。即，通过对应节气门手柄的旋转量或者油门踏 板的踏下量调整设置在发动机上的节气门的开度，来确定发动机的输出。通常，节气门与马达以及复位弹簧相连接，利用马达使节气门向打开 方向受力，并利用马达以及复位弹簧使节气门向关闭方向受力，从而进行 开度的调整。如上所述，节气门通过马达以及复位弹簧进行开度的调整，因此相对 于节气门手柄或者油门踏板的操作的节气门的开度调整(以及与其相对应 的实际发动机输出)会产生应答延迟或者偏差。从而，也提案有考虑了上述应答延迟以及偏差的各种装置(参照专利文献1、专利文献2以及专利文 献3)。专利文献1:日本特开2003-216206号公报 专利文献2:日本特开昭61-106934号公报 专利文献3:日本特开2006-307797号公报但是，专利文献l、专利文献2以及专利文献3中所公开的各装置中， 关于节气门的开度调整中的应答性以及偏差还有需改进的空间。在利用马达的节气门开度调整中，具有如图IO所示的滞后特性。即， 当由控制信号的占空比DUT (%)以及节气门的实际开度DTH (度)确定 的点位于图10的滞后区域40内时，马达18不进行开关动作。例如，当节 气门位于初始位置(DTH = 0)时，节气门向打开方向开始动作是在从电子 控制装置(ECU)发送到马达的控制信号的占空比DUT为dl (%)时。另一方面，在使节气门向关闭方向动作时，节气门返回到初始位置是在占空比DUT位于比dl小的d2 ( % )时。同样，在实际开度DTH为tl (度)的状态下节气门保持(停止)时， 为了使节气门向打开方向动作，则必须使占空比DUT变为d3 (%)。相对 于此，为了使节气门向关闭方向动作，只要占空比DUT是比d3小的d4即 可。其中，产生上述滞后特性的主要原因，认为有马达固有的原因、机械 系统的摩擦以及复位弹簧产生的作用。马达固有的原因是指马达开始启动 的电流值，该电流值因线圈、铁心等的位置、形状、材质等原因而有所不 同。机械系统的摩擦是指马达的轴和轴承之间的摩擦、以及马达的多个齿 轮之间的摩擦。复位弹簧产生的作用是指，利用与节气门相连接的复位弹 簧而使节气门向关闭方向受力。另外，上述滞后特性是在将占空比DUT (%)变化为一定值之后所表 现出的特性，在占空比DUT的变化量发生变化的过程中则表现出其他的滞 后特性。有关伴随上述滞后特性的节气门开度调整的应答性，以及驾驶者的操 作与节气门开度之间的偏差等，在上述各专利文献中没有任何记载。发明内容本发明正是考虑上述问题而进行研发的，其目的在于提供一种可减少 节气门的开度调整等控制对象的驱动量调整中的应答延迟以及偏差的驱动 量控制装置。本发明的驱动量控制装置，是利用马达的输出来调整控制对象的驱动 量的，其特征在于，具备输入所述控制对象的目标驱动量的目标驱动量 输入机构；将控制所述马达输出的控制信号以与所述目标驱动量相对应的 输出特性发送到所述马达的控制机构；和检测出所述控制机构的实际驱动 量，并将表示其检测结果的驱动量信息信号发送到所述控制机构的驱动量 检测机构；其中，所述控制机构在所述控制对象处于停止的状态下而所述 目标驱动量发生变化时，计算出所述马达开始动作所必需的所述马达的输 出，并输出补偿了差额(差值)的所述控制信号。所述差额除了包括与目标驱动量相对应的马达输出小于马达开始动作 所必需的马达输出的情况之外，也包括与目标驱动量相对应的马达输出大 于马达开始动作所必需的马达输出的情况。根据本发明，在控制对象处于停止的状态下使控制对象的目标驱动量 发生变化，从而改变控制对象的驱动量之际，通过对马达的滞后特性引起 的应答延迟进行补偿而可以减小马达的启动延迟，由此，能够减少控制对 象的驱动量调整中的应答延迟。并且，当目标驱动量变得小于初始值时，够减少控制对象的驱动量调整中的偏差。在上述结构中，优选所述控制机构根据所述节气门的实际开度计算所 述马达开始动作所必需的所述马达的输出。如图IO所示，可以看出马达的滞后特性与节气门的实际开度有相关关 系。因此，通过根据节气门的实际开度来计算马达开始动作所必需的马达 输出，能够更高精度地对应马达的滞后特性。本发明的有益效果是根据本发明，在控制对象处于停止的状态下使控制对象的目标驱动量发生变化，从而改变控制对象的驱动量之际，通过 对马达的滞后特性引起的应答延迟进行补偿而可以减小马达的启动延迟， 由此，能够减少控制对象的驱动量调整中的应答延迟。并且，当目标驱动的现象发生，从而，能够减少控制对象的驱动量调整中的偏差。


图1为表示搭载了本发明的一个实施方式的发动机输出控制装置的车辆简略结构的框图；图2为利用所述发动机输出控制装置进行发动机的输出控制的流程图；图3为表示节气门的目标开度的速度变化量和对控制信号的占空比的 补入量的关系的示意图；图4为表示车辆加速时的节气门的目标开度、实际开度、以及等价控 制输出的具体波形的示意图；图5为表示车辆减速时的节气门的目标开度、实际开度、以及等价控 制输出的具体波形的示意图；图6为表示节气门的目标开度和输出增益的关系的示意图；图7为表示切换函数值和输出增益的关系的示意图；图8为表示节气门的目标开度、和利用了本发明的阻尼输出的实际开 度、和基于现有技术的实际开度的比较例的示意图；图9A以及图9B为确定所述本发明的阻尼输出之际所使用的系数的特 性图；图10表示了控制信号的占空比和节气门的实际开度的关系中的滞后特性；图11为对本发明的滞后补正输出进行判断的流程图； 图12为表示与滞后补正是否需要相对应的区域的示意图； 图13为判断所述区域的流程图；图14为对所述滞后补正中所使用的滞后补正输出的具体数值进行判断的流程图 附图标记说明10:车辆11:发动机输出控制装置(驱动量控制装置)12:发动机14:进气通道16:节气门(控制对象)18:马达20:ECU (控制机构)22:节气门手柄(目标驱动量输入机构)24:电位计26:节气门开度传感器(驱动量检测机构)Udutgap:滞后补正输出 DTH: 实际开度 DTHR:目标开度 DUT:占空比 Sc:控制信号So:开度信息信号(驱动量信息信号)具体实施方式
下面，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。 [1、本实施方式的结构]图1中表示了搭载了本发明的一个实施方式的发动机输出控制装置11 的车辆IO的功能框图。在本实施方式中，车辆IO为两轮机动车，该车辆IO具有发动机12。在与该发动才几12相连接的进气通道14内设置有对供往 发动机12内的空气量进行调节的节气门16。节气门16安装在未图示的复 位弹簧上，并且节气门16受到向关闭方向的施力。另外节气门16经由未 图示的齿轮与马达18相连接，且可以对节气门16的开度进行调整。马达 18由电子控制装置(ECU) 20控制。节气门16的开度TH (度)是根据设置在车辆10的操纵部的节气门手 柄22的旋转量ROT (度)而确定的，通过与节气门手柄22相连接的电位 计24检测出旋转量ROT。电位计24的检测值发送给ECU20， ECU20再将 与该检测值相对应的控制信号Sc输出到马达18。利用节气门开度传感器 26检测出通过马达18调整的节气门16的开度TH,该检测值被作为开度信 息信号So发送到ECU20。在本实施方式中，发动机输出控制装置11由ECU20、节气门手柄22、 电位计24以及节气门开度传感器26构成。[2、发动机输出控制的顺序]图2中表示了用于对节气门16的开度进行调整的流程图。在步骤Sl中，当驾驶者在启动了发动机12的状态下旋转节气门手柄 22时，则电位计24检测出该旋转量ROT (度)。在步骤S2中，ECU20基于电位计24的检测值对节气门16的目标开度 DTHR (度)进行判断。目标开度DTHR是表示相对于节气门16的默认开 度THDEF (度)(例如，5度)的相对开度的实际开度DTH (度)的目标 值。实际开度DTH通过将节气门16的绝对开度TH (度)减去默认开度 THDEF而求出(DTH=TH-THDEF )。在步骤S3中，ECU20对输出到马达18的控制信号Sc的占空比DUT (%)进行运算，在步骤S4中，将与步骤S3的运算结果相对应的占空比 DUT的控制信号Sc发送到马达18。通过对应所述运算结果而改变控制信 号Sc的占空比DUT，使马达18的输出得到控制。即，在控制信号Sc中包含使马达18启动和停止的两种信号，在一定时间内的启动信号和停止信号的存在比为占空比DUT。例如，在1毫秒的控制信号Sc中，包含启动信号 为0.6毫秒，停止信号为0.4毫秒时，则占空比DUT为600/。。有关占空比 DUT的具体运算方法在后面进行叙述。在步骤S5中，从ECU20接收到控制信号Sc的马达18，通过对应于占 空比DUT的输出来对节气门16的开度进行调整。由此，与节气门16的实 际开度DTH相对应的空气被供应到发动机12内，与该空气量相对应的燃 料喷射到发动机12内，从而使发动机12的输出得到控制。步骤SI ~ S5的处理， 一直到发动机12停止为止反复^丸行。[3 、目标开度DTHR的判断(步骤S2 )]节气门16的目标开度DTHR根据节气门手柄22的旋转量ROT确定。 例如，可以与来自电位计24的脉冲输出成比例地确定目标开度DTHR。或 者，也可以利用各种专利文献中所记载的方法来确定目标开度DTHR。[4、占空比DUT的运算(步骤S3 )]上述占空比DUT的运算基于与专利文献1同样的游动方式控制而进 行。关于游动方式控制的详细内容除了专利文献1之外，例如在 T 4 ^夕、、乇一 卜、、制御一非線形口^只卜制御CD設計理論，，(野波健蔵、田宏 奇著、抹式会社3口大社発行、1994年)中也有详细叙述，因此在此不再 叙述。另外，在本实施方式中，占空比DUT通过下述公式(1 )进行定义。 DUT[k] = Ueq[k] + Urch[k] + Udamp[k] + Udutgap[k] …(1 )上述公式(1)中，Ueq[k]为等价控制输出、Urch[k]为到达则输出、 Udamp[k]为阻尼输出、Udutgap[k]为滞后补正输出。 (1)定义为了说明上述等价控制输出Ueq[k]、到达则输出Urch[k]、阻尼输出 Udamp[k]、滞后补正输出Udutgap[k],预先对基本用语进行定义。以下，al、 a2、 bl、 cl为确定控制对象模式特性的模式参数(参照专 利文献1中的段落
等)。e表示实际开度DTH和目标开度DTHR的偏差(度)，并通过下述公式 (2)进行定义(参照专利文献l中的段落
等)。 e[k] = DTH[k] - DTHR[k]…(2)VPOLE为被设定为大于-l小于1的数值的切换函数设定参数(参照专 利文献l中的段落
、
、
、
等)(j为切换函数值，并通过下述公式(3)进行定义(参照专利文献l中 的段落
等)。ct [k] = e[k] + VPOLE . e[k-l]…(3 )=(DTH[k] - DTHR[k]) + VPOLE . (DTH[k] — DTHR[k])(2)等价控制输出Ueq等价控制输出U叫是用于当切换函数值cj为零时，使节气门16的实际 开度DTH和目标开度DTHR的偏差e收敛为零，从而将其约束到切换直线 上的输出，并通过下述公式(4)进行定义。U叫[k] = {(1 - al - VPOLE) DT刚+ (VPOLE — a2) DTH[k-l] + KDDTHR'(DTHR[k]-DTHR[k画l])2-cl〉 . (1/bl) ... (4)这里，右边的项"(1 - al - VPOLE) . DTH[k]"、 "(VPOLE -a2).DTH[k-l]"及"-cl"以及右边的系数"l/bl"是与专利文献1的段落
中的公式(8a)相同的项，因其详细内容已在专利文献1中有记载， 因此这里省略对其的说明。另一方面，右边的项"KDDTHR.(DTHR[k]-DTHR[k-l])2，，(以下，也 对整个项统称为"对占空比DUT的补入量x"或者"补入量x")是本发明 中的特征项，以下对其进行详细杀又述。这里，系数"KDDTHR"表示正的系数(在本实施方式中为"l")。系 数"(DTHR[k] -DTHR[k-l])2，，是将本次目标开度DTHR[k]和上次目标开度 DTHR[k-1 ]的差值进行二次方后的值。如图3所示，补入量x是顶点与原点相一致的正二次函数，所以随着 远离原点，切线的倾斜度的绝对值变大。因此在横轴为正的区域中，伴随 着本次目标开度DTHR[k]和上次目标开度DTHR[k-l]之差(即，目标开度 DTHR的速度变化量ADTHR[度/秒])变大，相对于等价控制输出Ueq[k〗 的增量(对占空比DUT的补入量x)也变大。由此，在车辆10进行急加速时，由于补入量x (等价控制输出U叫) 的增量变大，所以占空比DUT也变大。因此，在车辆10急加速时，由于 马达18的扭矩增大补入量x的量，因此马达18急速地将节气门16打开， 从而能够急速地增加发动机12的输出。图4中表示了车辆10加速时的目标开度DTHR、实际开度DTH以及等 价控制输出Ueq。图4中的点a、 b与图3中的点a、 b相对应。如图3所示， 点a比点b的目标开度DTHR的速度变化量ADTHR大。并且，如图4所 示，与点a对应的等价控制输出U叫比与点b对应的等价控制输出Ueq大。 其结果是，在图4中，目标开度DTHR和实际开度DTH之间几乎没有差值。另一方面，在横轴为负的区域中，伴随着本次目标开度DTHR[k]和上 次目标开度DTHR[k-l]之差变大，对占空比DUT的补入量x (等价控制输 出Ueq[k])的增量也变大。因此，在车辆10进行急减速时，占空比DUT 的减少变得比较平緩。从而，在车辆10急减速时的马达18的负扭矩减小 补入量x的量，节气门16关闭的速度变慢，其结果是，能够平緩地减少发 动机12的输出。图5中表示了车辆10减速时的目标开度DTHR、实际开度DTH以及等 价控制输出Ueq。图5中的点c、 d与图3中的点c、 d相对应。如图3所示， 点d比点c的目标开度DTHR的速度变化量ADTHR小(点d的速度变化 量ADTHR的绝对值大)。并且，如图5所示，与点d对应的等价控制输出 U叫比与点c对应的等价控制输出U叫大。其结果是，在图5中，目标开 度DTHR和实际开度DTH之间几乎没有差值。(3) 到达则输出Urch到达则输出Urch是用于将切换函数值cj约束为零的输出，并通过下述 公式(5)进行定义。Urch[k] = (-F/bl).a[k] ... (5)该公式(5)与专利文献l的公式(9a)相同，因而在此省略详细的说明。(4) 阻尼输出Udamp阻尼输出Udamp是用于防止实际开度DTH相对于目标开度DTHR的 过调(才一A —、>二一卜)(过沖)的输出，并通过下述公式(6)进行定 义。Udamp[k] = -Kdamp . (cr [k] - cj [k-l]) / bl …(6 )这里，Kdamp是增益特性值，并通过下述公式(7)进行定义。Kdamp = T一Kd腿pl . T—Kdump2 ... ( 7 )如图6所示，上述增益特性值T_Kdumpl在节气门16的目标开度DTHR 超过正的规定值s时，是变大的正的增益特性值。并如下所述增益特性值 T—Kdump2取正的数值，并且由于对增益特性值Kdamp乘以了-1 (参照公 式(6)),所以在节气门16较大地打开时，若增益特性值T一Kumpl向正方 向变大，则其结果是，阻尼输出Udamp向负方向变大。因此，利用增益特 性值T—Kumpl能够防止在车辆IO进行急加速时的过调。另外，如图7所示，上述增益特性值T一Kdump2在切换函数值cr位于 零附近时是变小的正增益特性值。如上所述，增益特性值T—Kdumpl取正 的数值，并且由于对增益特性值Kdamp乘以了-1,所以当切换函数值cr为 远离零的数值时，增益特性值T—Kdump2变大，其结果是，阻尼输出Udamp 的值变大。因此，当切换函数值a为远离零的数值时，即当鲁棒性较小时， 将阻尼输出Udamp的绝对值增大，由此能够使切换函数值a接近于切换直 线从而可提高鲁棒性。在本实施方式中，通过将增益特性值T—Kdumpl以及增益特性值 T—Kdump2进行表格化并进行存储，而能够快速地运算增益特性值Kdamp。另外，图8中表示了将目标开度DTHR、利用了基于上述公式(6)的 阻尼输出Udamp的实际开度DTH、和利用了基于专利文献1的公式(25) 以及公式(27)的阻尼输出Udamp的实际开度DTH进行比较后的示意图。如图8所示，利用了基于专利文献1的公式(25)的阻尼输出Udamp 的实际开度DTH，相对于目标开度DTHR进行过调。另外，利用了与基于 专利文献1的公式(27)的阻尼输出Udamp的实际开度DTH相比，利用了 基于上述公式(6 )的阻尼输出Udamp的实际开度DTH实现了高速的随动。 (5 )滞后补正输出Udutgap (a )滞后补正输出Udutgap的概述滞后补正输出Udutgap是考虑了节气门16的开度调整中的滞后的输出， 并通过下述公式(8)进行定义。Udutgap[k] = (DUTR(DTH[k]) — (U叫[k] + Urch[k] + Udamp[k])} Kdut/bl …(8)这里，DUTR(DTH[k])是对应于实际开度DTH[k]的值使节气门16动作 所必需的占空比DUT的值。另外，Kdut包含系数KDUTGAPH和系数KDUTGAPL,且如图9A以及图9B所示，这些系数KDUTGAPH、 KDUTGAPL是目标开度DTHR的函数。在利用马达18的节气门16的开度调整中，如图IO所示具有滞后特性。 即，当由占空比DUT以及实际开度DTH确定的点位于图10的滞后区域40 内时，马达18不进行开度调整。例如，当节气门16位于初始位置(DTH = 0)时，节气门16向打开方向开始动作是在从ECU20发送到马达18的控 制信号Sc的占空比DUT为dl (%)时。另一方面，在使节气门16向关闭 方向动作时，节气门16返回到初始位置是在占空比DUT为小于dl的d2 (%)时。同样，在实际开度DTH为tl (度)的状态下节气门16保持(停止) 时，为了使节气门16向打开方向动作，则必须使占空比DUT变为d3(度)。 相对于此，为了使节气门16向关闭方向动作，只要占空比DUT为小于d3 的d4即可。其中，产生上述滞后特性的主要原因，认为有马达固有的原因、机械 系统的摩擦以及复位弹簧产生的作用。马达固有的原因是指马达开始启动 的电流值，该电流值因线圈、铁心等的位置、形状、材质等原因而有所不 同。机械系统的摩擦是指马达的轴和轴承之间的摩擦、以及马达的多个齿 轮之间的摩擦。复位弹簧产生的作用是指，利用与节气门相连接的复位弹 簧而使节气门向关闭方向受力。另外，如图IO所示的滞后特性是在将占空比DUT (%)变化为一定值 之时所表现出的特性，在占空比DUT的变化量进行变化时而表现出其他的 滞后特性。(b)滞后补正输出Udutgap的判断图11中表示了判断滞后补正输出Udutgap[k]的流程图。在步骤Sll中，除了滞后补正输出Udutg叩之外，ECUZO还计算出构 成上述公式(l)的占空比DUT的输出，即由等价控制输出Ueq、到达则输 出Urch以及阻尼输出Udamp之和构成的输出Uslbf ( Uslbf[k] = U叫[k] + Urch[k] + Udamp[k])。在步骤S12中，ECU20计算出本次实际开度DTH[k]和上次实际开度 DTH[k-l]之差DTGDDTH[k] ( DTGDDTH[k] = DTH[k] - DTH[k-l])。在步骤S13中，ECU20对是否需要滞后补正进行判断。在步骤S14中，ECU20对滞后补正输出Udutgap的具体数值进行判断。 (c)节气门16位置的判断方法(步骤S13)如上所述，在步骤S13中，对是否需要滞后补正进行判断。具体是指， 如图12所示，ECU20对目标开度DTHR[k]和实际开度DTH[k]之差ETHL[k] (度)(ETHL[k] = DTHR[k] - DTH[k])预先设定5个区域(区域0 ~区域5 )， 并4全测出本次的差值ETHL位于区域0 ~区域5中的哪一区域中，/人而判断 是否需要滞后补正。即，当差值ETHL大于等于正的阈值C一DUTGAPHH时(将该状态称 为"区域O")，驾驶者需要非常大的发动机输出，其结果是，认为节气门 16的实际开度DTH迅速离开滞后区域40 (图10)，因此ECU20不进行滞 后补正。其中，在滞后特性上，所述阈值C一DUTGAPHH在差值ETHL增 加时和减少时，使其数值有所不同。即，在差值ETHL增加时相对较大地 设定阈值C—DUTGAPHH,在差值ETHL减少时相对较小地设定阅值 C_DUTGAPHH。两者之差用CJHYSDTGPH表示。另外，当差值ETHL小于正的阚值C—DUTGAPHH且大于正的阈值 C—DUTGAPHL ( 0 < C_DUTGAPHL < C—DUTGAPHH )时(除了下述的例 外之外，将该状态称为"区域1"。)，即使驾驶者期望平緩的加速，ECIHO 也会判断为由于滞后无法获得发动机输出的状态，从而通常会进行增加控 制信号Sc的占空比DUT的滞后补正。但是，即使不进行上述滞后补正， 当下一个控制信号Sc的目标占空比DUTTGTH (%)小于在步骤Sll中所 求出的输出Uslbf ( Uslbf = Ueq + Urch + Udamp )时(此时，属于"区域0"。), 则不进行滞后补正。当差值ETHL小于等于所述正的阈值C_DUTGAPHL、且大于等于负的 阈值C—DUTGAPLH时(该状态称为"区域2"。)，则ECU20判断为节气门 16的开度未发生变化，从而不进行滞后补正。当差值ETHL小于所述负的阈值C_DUTGAPLH且大于负的阈值 C—DUTGAPLL ( C—DUTGAPLL < C_DUTGAPLH < 0 )时(除了下述的例外 之外，将该状态称为"区域3"。)，即使驾驶者期望平緩的减速，ECU20也 会判断为由于滞后使发动机输出变大了的状态，从而减少控制信号Sc的占 空比DUT而进行滞后补正。但是，即使不进行上述滞后补正，当下一个目标占空比DUTTGTL(。/o)小于在步骤S11中所求出的输出Uslbf( Uslbf = U叫 + Urch + Udamp)时(此时，属于"区域4"。)，则不进行滞后补正。当差值ETHL小于等于所述负的阈值C—DUTGAPLL时(将该状态称为 "区域4"),不进行滞后补正。其中，在滞后特性上，所述阈值C—DUTGAPLL 在差值ETHL增加时和减少时，使其数值有所不同。即，在差值ETHL增 加时(向负方向变化时)，相对较小地(在负方向上大)设定阈值 C一DUTGAPLL，在差值ETHL减少时(向正方向变化时)，相对较大地(在 负方向上小)设定阈值C—DUTGAPLL。两者之差用C—HYSDTGPL表示。图13中表示了用于进行上述步骤S13的处理(用于判断图12的区域0 ~ 5的处理)的流程图。即，在步骤S21中，ECU20计算出本次目标开度DTHR[k]和本次实际 开度DTH[k]之差ETHL[k] ( ETHL[k] = DTHR[k] - DTH[k])。在步骤S22中，ECU20对差值ETHL[k]是否大于用于判断是否有意图 进行节气门16打开方向上的移动的正的阈值C^DUTGAPHL (参照图12) 进行判断。当差值ETHL[k]大于阈值C—DUTGAPHL时，则进入步骤S23, 当差值ETHL[k]小于等于阈值C_DUTGAPHL时，则进入步骤S28。在步骤23中，ECU20对差值ETHL[k]是否小于用于判断节气门16是 否实际向打开方向进行移动的正的阈值C—DUTGAPHH进行判断。当差值 ETHL[k]大于等于正的阈值C—DUTGAPHH时，则进入步骤SM， ECU20判 断为节气门16向打开方向的移动较大以至于不需要滞后补正，换言之，判 断为差值ETHL位于图12的区域0内，不需要滞后补正。另一方面，在步 骤S23中，当差值ETHL[k]小于阈值C—DUTGAPHH时，则进入步骤S25。在步骤S25中，ECU20对应目标开度DTHR对用于使节气门16实际向 打开方向移动所必需的目标占空比DUTTGTH ( % )进行判断。该目标占空 比DUTTGTH按照每目标开度DTHR预先存储在存储器(未图示)中。在步骤S26中，ECU20对目标占空比DUTTGTH是否大于在步骤Sl 1 中所判断出的输出Uslbf ( Uslbf = Ueq + Urch + Udamp )进行判断。当目标 占空比DUTTGTH小于等于输出Uslbf时，则进入步骤S24， ECU20判断为 目标占空比DUTTGTH位于滞后区域40外的区域0内，不需要滞后补正。 当目标占空比DUTTGTH大于输出Uslbf时，则进入步骤S27， ECU20判断 为目标占空比DUTTGTH位于滞后区域40内的区域l中，需要滞后补正。如上所述，在步骤S22中，当差值ETHL[k]小于等于阈值C一DUTGAPHL 时，则进入步骤S28。在步骤S28中，ECU20判断节气门16向关闭方向的移动是否需要滞后 补正，因此对差值ETHL[k]是否大于阈值C—DUTGAPLL进行判断。当差值 ETHL[k]小于等于阈值C—DUTGAPLL时，则进入步骤S29, ECU20判断为 节气门16向关闭方向的移动较大以至于不需要滞后补正，换言之，判断为 差值ETHL位于图12的区域4内，不需要滞后补正。另一方面，在步骤S28 中，当差值ETHL[k]大于阈值C—DUTGAPLL时，则进入步骤S30。在步骤S30中，ECU20对差值ETHL是否小于阈值C—DUTGAPLH进 行判断。当不小于阈值C—DUTGAPLH时，则进入步骤S31,判断为位于区 域2内。当小于阈值C—DUTGAPLH时，则进入步骤S32。在步骤S32中，ECU20对应目标开度DTHR对用于使节气门16实际向 关闭方向移动所必需的目标占空比DUTTGTL (%)进^f亍判断。该目标占空 比DUTTGTL按照每目标开度DTHR预先存储在存储器(未图示)中。在步骤S33中，ECU20对目标占空比DUTTGTL是否小于在步骤Sll 中所判断出的输出Uslbf ( Uslbf = Ueq + Urch + Udamp )进行判断。当目标 占空比DUTTGTL大于等于输出Uslbf时，则进入步骤S29， ECU20判断为 目标占空比DUTTGTL位于滞后区域40外的区域4内，不需要滞后补正。 当目标占空比DUTTGTL小于输出Uslbf时，则进入步骤S34, ECU20判断 为目标占空比DUTTGTL位于滞后区域40内的区域3中，需要滞后补正。 (d)滞后补正输出Udutgap[k]的具体数值的判断方法(步骤S14) 图14中表示了用于ECU20对滞后补正输出Udutgap[k]的具体数值进行 判断的流程图。在步骤S41中，ECU20对节气门16的动作方向进行判断。即，检测出 目标开度DTH的速度变化量DTGDDRTHR (度/秒)的正负，从而判断节 气门16的动作方向。或者，考虑到误差，也可以不单单看速度变化量 DTGDDRTHR的正负，而是设定正的预定值以及负的预定值，并根据是否 超过这些预定值来判断节气门16的动作方向。在步骤S42中，对实际开度DTH的速度变化量DTGDDTH (度/秒)是 否大于负的阈值C DGTPOUTL (度/秒)进行判断。该负的阈值C—DGTPOUTL是用于判断在节气门16进行关闭动作时是否需要滞后补正 的数值。当速度变化量DTGDDTH小于负的阈值C—DGTPOUTL时，则进入步 骤S43,将滞后补正输出Udutgap[k]归零。当速度变化量DTGDDTH大于等 于负的阈值C—DGTPOUTL时，则进入步骤S44。在步骤S44中也与步骤S43同样，对实际开度DTH的速度变化量 DTGDDTH是否大于正的阈值C—DGTPOUTH进行判断。当速度变化量 DTGDDTH大于正的阈值C—DGTPOUTH时，则进入步骤S43,将滞后补正 输出Udutgap[k]归零。当速度变化量DTGDDTH小于等于正的阈值 C—DGTPOUTH时，则进入步骤S45 。在步骤S45中，ECU20对差值ETHL是否位于区域1内进行判断。当 差值ETHL位于区域1内时，则进入步骤S46，当不位于区域l内时，则进 入步骤S49。在步骤S46中，ECU20对打开节气门16时的目标占空比DUTTGTH是 否大于在步骤Sll中计算出的和Uslbf (Uslbf=l^q + Urch + Udamp)进行 判断。若目标占空比DUTTGTH小于等于和Uslbf时，则进入步骤S43,将 滞后补正输出Udutgap[k]归零。若目标占空比DUTTGTH大于和Uslbf时， 则进入步骤S47。在步骤S47中，ECU20从预先设定的图表TJCDUTGAPH中读取系数 KDUTGAPH。该系数KDUTGAPH包含于上述函数Kdut中，并具有图9A 所示的特性。即，系数KDUTGAPH具有随着节气门16的目标开度DTHR 的增加而减少的特性。在步骤S48中，ECU20利用下述公式(9 )计算出滞后补正输出Udutgap。Udutgap[k] = KDUTGAPH ( DTHR[k] ) . ( DUTTGTH[k]— USLBF[k]) …(9 )当在步骤S45中差值ETHL不位于区域1内时，则在步骤S49中对差 值ETHL是否位于区域3内进行判断。当差值ETHL不位于区域3内时， 则在步骤S50中将Udutgap[k]设定为零。当差值ETHL位于区域3内时，则 进入步骤S51。在步骤S51中，ECU20对目标占空比DUTTGTL是否小于在步骤S11 中计算出的和Uslbf ( Uslbf = Ueq + Urch + Udamp )进行判断。若目标占空比DUTTGTH大于和Uslbf时，则进入步骤S50，将滞后补正输出Udutgap 归零。若目标占空比DUTTGTH小于和Uslbf时，则进入步骤S52。在步骤S52中，ECU20从预先设定的图表中读取系数KDUTGAPL。该 系数KDUTGAPL包含于上述函数Kdut中，并具有图9B所示的特性。即， 系数KDUTGAPL具有随着节气门16的目标开度DTHR的减少而减少的特 性。其中，需要注意的是在图9B中，横轴的正负是相反的。在步骤S53中，ECU20利用下述公式(10)计算出滞后补正输出 Udutgap。Udutgap[k] = KDUTGAPL ( DTHR[k] ) . ( DUTTGTL[k]-USLBF[k]) …(10)[5、本实施方式产生的效果]如上所述，在本实施方式的发动机输出控制装置11中，ECU20在节气 门16处于停止的状态下目标开度DTHR发生变化时，计算出马达18开始 动作所必需的马达18的输出，并输出补偿了差额的控制信号S c 。在上述实施方式中，在节气门16处于停止的状态下目标开度DTHR发 生变化，从而改变节气门16的实际开度DTH之际，通过对由于马达18的 滞后特性引起的应答延迟进行补偿而可以减小马达18的启动延迟，由此， 能够减少节气门16的实际开度DTH调整中的应答延迟。并且，当目标开 度DTHR变得小于初始值时，可以避免由于马达18的滞后特性而使马达18 的输出过大的现象发生，从而，能够减少节气门16的实际开度DTH调整 中的偏差。另夕卜，ECU20根据节气门16的实际开度DTH来确定马达18开始动作 所必需的马达18的输出(即，向控制信号Sc的占空比DUT附加滞后补正 输出Udutgap )。如图10所示，可以看出马达18的滞后特性与节气门16的实际开度DTH 有相关关系。因此，通过根据节气门l6的实际开度DTH来改变滞后补正 输出Udutgap的值，能够更高精度地对应马达18的滞后特性。进一步，ECU20在目标开度DTHR大于实际开度DTH时，改变对控制 信号Sc的占空比DUT的滞后补正输出Udutgap,从而对应目标开度DTHR 的增加量抑制马达18的输出增加，在实际开度DTH大于目标开度DTHR时，改变对控制信号Sc的占空比DUT的滞后补正输出Udutgap，从而对应 目标开度DTHR的减少量抑制马达18的输出减少。通常，当节气门16的目标开度DTHR大于实际开度DTH,且目标开度 DTHR或者实际开度DTH的增加量较大时，若离开滞后区域40，则在其后 实际开度DTH容易超过目标开度DTHR。因此，通过对应目标开度DTHR 或实际开度DTH的增加量抑制马达18的输出增加，能够减少发生过调的 可能性。同样地，当节气门16的实际开度DTH大于目标开度DTHR,且目标开 度DTHR或者实际开度DTH的减少量较大时，由于在滞后区域40内的增 加量，从而在其后实际开度DTH容易超过目标开度DTHR。因此，通过对 应目标开度DTHR或实际开度DTH的减少量抑制马达18的输出减少，能 够减少发生过调的可能性。 [6、本发明的应用] 另外，本发明并不局限于上述实施方式，可以根据本说明书的记载内 容而采用各种各样的结构。例如可以采用以下所示(1) ~ (5)的结构。 (1 )车辆在上述实施方式中使用了两轮机动车的车辆10，但并不局限于此。例 如也可以适用于四轮一几动车。(2) 目标开度输入机构在上述实施方式中，使用节气门手柄22作为输入目标开度DTHR的机 构，但并不局限于此。例如也可以使用油门踏板。另外，在上述实施方式中，将节气门手柄22和电位计24作为不同的 结构元件进^"了叙述，但也可以是一体型的结构。(3) 控制方法在上迷实施方式中，使用游动方式控制作为控制方法，但并不局限于 此。例如，可以使用游动方式控制以外的非线性鲁棒控制以及线性鲁棒控 制。(4) 控制信号在上述实施方式中，使用控制信号Sc的占空比DUT控制马达18的输 出，但也可以变更为占空比DUT以外的输出特性来改变马达18的输出。例如，也可以通过改变控制信号Sc的脉沖数、振幅、频率来改变马达18 的输出。(5)节气门的开度在上述实施方式中，作为表示节气门16的实际的开度的参数使用了实 际开度DTH,即，使用了表示节气门16的默认开度THDEF、和表示节气 门16绝对位置的开度TH之间的关系的参数(DTH = TH - THDEF ),但也 可以使用开度TH。
权利要求
1.一种驱动量控制装置，其利用马达的输出来调整控制对象的驱动量，其特征在于，具备目标驱动量输入机构，其输入所述控制对象的目标驱动量；控制机构，其将控制所述马达输出的控制信号以与所述目标驱动量相对应的输出特性发送到所述马达；驱动量检测机构，其检测出所述控制对象的实际驱动量，并将表示其检测结果的驱动量信息信号发送到所述控制机构，所述控制机构在所述控制对象处于停止的状态下而所述目标驱动量发生变化时，计算出所述马达开始动作所必需的所述马达的输出，并输出补偿了差额的所述控制信号。
2. 如权利要求1所述的驱动量控制装置，其特征在于，所述控制对象 为节气门，所述驱动量为所述节气门的开度。
3. 如权利要求1或2所述的驱动量控制装置，其特征在于，所述控制 机构根据所述节气门的实际开度计算所述马达开始动作所必需的所述马达 的输出。
全文摘要
本发明提供一种可减少节气门的开度调整等控制对象的驱动量调整中的应答延迟以及偏差的驱动量控制装置。车辆(10)的ECU(20)在节气门(16)处于停止的状态下目标开度(DTHR)发生变化时，计算出马达(18)开始动作所必需的马达(18)的输出，并输出补偿了差额的控制信号(Sc)。
文档编号F02D41/14GK101276205SQ20081007417
公开日2008年10月1日 申请日期2008年2月27日 优先权日2007年3月30日
发明者浅田幸广, 竹田亨, 露口诚 申请人:本田技研工业株式会社